KR101530208B1 - 초저상 소경 다축 화물열차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저상 소경 다축 화물열차에 관한 것으로; 화물을 실을 수 있는 차체와, 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지되, 상기 대차는 차체의 하부에 위치하는 대차프레임과, 상기 대차프레임의 하부에 구비되며 소경의 차륜이 차축의 양단에 구비되는 복수의 윤축으로 이루어지며, 상기 대차프레임과 차체의 측면에는 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전체적으로 소경 차륜을 차륜에 적용하고, 대차프레임과 차체의 측면을 탄성부재를 이용하여 지지함으로써 차체 바닥면(플로어)의 높이를 기존 화물열차에 비해 2배 이상 낮출 수 있어 부피가 큰 화물이나, 컨테이너의 이단적재에 유리하다.

Description

초저상 소경 다축 화물열차 {MULTI-AXLE FREIGHT TRAIN}

본 발명은 초저상 소경 다축 화물열차에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 화물열차의 수송효율성 향상을 위해 작은 반경(소경)의 차륜(바퀴)을 사용하고 현가장치 및 곡선 선회기구를 독특하게 구성하여 초저상화한 초저상 소경 다축 화물열차에 관한 것이다.

일반적으로 화물열차(화차;貨車)는 화물 수송을 위한 철도 차량으로 이루어진 열차를 의미한다.

현재 우리 나라에서 운행중인 화차는 유개화차(有蓋貨車), 무개화차(無蓋貨車), 평판화차, 조차(槽車), 컨테이너화차 등 다양한 종류가 있는데, 유개화차란 화차의 적재함에 지붕이 있는 화차를 말하고, 무개화차란 적재함에 지붕이 없는 화차를 지칭하는 것으로 유개화차에 적재하지 못하는 장척화물(長尺貨物)이나 특대화물(特大貨物) 또는 무연탄, 광석, 철근 등과 같이 화물이 비에 젖거나 인화의 우려가 없는 화물을 적재하여 운송하며, 무개화차에는 일반차와 호퍼차(hopper car), 자갈차 등도 포함된다.

이와 같은 화차의 일 예로 공개특허 제10-2013-0100576호의 도 1에는 컨테이너화차의 일반적인 구조가 도시된 바 있다. 이에 의하면 대차 위에 차체부가 설치되는데, 차체부는 견고하게 용접되어 있는 프레임의 상면에 목재가 깔려 있고, 프레임 상면에는 40ft×l개, 20ft×2개의 컨테이너를 고정할 수 있도록 록킹장치가 부착되어 있는데, 이러한 록킹장치는 화차의 전후방과 중간부분의 좌우측에 각각 쌍으로 설치되어 있다. 이와 같은 컨테이너화차에 40ft의 컨테이너를 운송하고자 하는 경우에는 중간 부분에 설치되는 록킹장치는 사용되지 않기 때문에 모두 제거해야 한다.

또한, 모든 컨테이너는 모서리에 사각형 형상의 프레임이 있고, 컨테이너를 운송하기 위하여 적재하거나 고정 설치함에 있어서 컨테이너를 고정시키기 위해 프레임 하부에는 하면과 측면에 장공(長孔)이 형성되어 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 화물열차는 대차의 상부에 차체부가 설치되는 구조여서 화물을 실을 수 있는 높이가 상당부분 제한되어 화물 적재 효율이 낮은 문제점을 안고 있다.

이 같은 종래 화물열차의 수송효율성 향상을 위해 컨테이너를 이단적재하거나 높이가 높은 화물을 수송해야 하고 이 경우 차량의 높이를 낮추어야 한다. 이에 최근에는 도 1에 도시된 바와 같은 저상 화물열차가 제안되고 있다. 도 1에 도시된 저상 화물열차는 well 형태로 대차(1)가 있는 부분은 높게, 화물 적재 공간(2)은 낮게 구성하는 방식이다. 그런데 이와 같은 저상 화물열차는 대차(1)의 상부가 무효공간이 되어, 열차 길이가 길어지는 문제가 있고, 그와 같이 열차 길이가 증가하게 되면 열차 편성길이의 제한을 받아 화물 수송량 증가 효과를 상쇄시키는 문제점이 있다.

참고문헌: 공개특허 제10-2013-0100576호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 화물열차의 길이 증가가 없이도 차량 높이를 대폭 낮출 수 있는 초저상화 화물열차를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 수송효율성을 향상시키기 위해 작은 반경(소경)의 차륜(바퀴)을 사용하고 현가장치 및 곡선 선회기구를 독특하게 구성함으로써 컨테이너의 이단적재 또는 높이가 높은 화물의 수송에 유리하도록 차량의 높이를 획기적으로 낮춘 초저상 소경 다축 화물열차를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

화물을 실을 수 있는 차체와, 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지되, 상기 대차는 차체의 하부에 위치하는 대차프레임과, 상기 대차프레임의 하부에 구비되며 소경의 차륜이 차축의 양단에 구비되는 복수의 윤축으로 이루어지며, 상기 대차프레임과 차체의 측면에는 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 초저상 소경 다축 화물열차를 제공한다.

이때, 상기 차체는 적재되는 화물의 이탈을 방지하면서 안전하게 적재할 수 있도록 차체의 가장자리를 따라 벽체가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윤축은 회전이 자유롭게 차축 양단부를 지지하는 액슬박스에 지지된 상태로 상기 대차프레임의 하부에 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 차체의 측면에는 상기 탄성부재의 단부를 지지하는 지지편이 구비되고, 상기 대차프레임은 측면에 상기 탄성부재의 중앙부를 지지하는 지지돌부가 일체로 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탄성부재는 겹판스프링이며, 상기 겹판스프링의 중앙부는 상기 대차프레임의 지지돌부 상단에 일체로 고정되고, 상기 겹판스프링의 양단부는 상기 차체의 지지편에 지지되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 차체와 대차프레임 간의 길이방향 변위를 흡수하기 위해 상기 겹판스프링의 단부에는 링크의 일단부가 힌지결합되고, 상기 링크의 타단부는 상기 지지편에 힌지결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대차는 2축 대차와 3축 대차의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전체적으로 소경 차륜을 차륜에 적용하고, 대차프레임과 차체의 측면을 탄성부재를 이용하여 지지함으로써 차체 바닥면(플로어)의 높이를 기존 화물열차에 비해 2배 이상 낮출 수 있어 부피가 큰 화물이나, 컨테이너의 이단적재에 유리하다.

특히, 차량의 높이, 특히 화물을 싣는 플로어 상면의 높이는 대차의 높이에 크게 좌우되는데 본 발명은 대차 장치의 높이를 기존대비 약 2배 이상 획기적으로 낮출 수 있어 초저상의 화물열차나 초저상의 트램 등에도 폭넓게 적용할 수 있고, 이를 통해 화물 운송 효율을 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 저상 화물열차를 도시한 정면도이다.
도 2는 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차를 도시한 정면도이다.
도 3은 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차의 사시도이다.
도 4는 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차의 평면 투시도이다.
도 5는 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차(100)는 대차 자체를 초저상으로 낮추어 차량 길이의 증가 없이 차량 높이를 낮춘 화물 열차이다.

이와 같은 본 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차(100)는 컨테이너와 같은 화물(B)을 실을 수 있는 차체(110)와, 상기 차체(110)의 하부에 구비되는 대차(120)로 이루어진다.

이때, 상기 대차(120)는 차체(110)의 하부에 위치하는 대차프레임(121)과, 상기 대차프레임(121)의 하부에 구비되며 소경의 차륜이 차축의 양단에 구비되는 복수의 윤축(122)으로 이루어진다.

그리고, 상기 대차프레임(121)과 차체(110)의 측면에는 탄성 지지하는 탄성부재(130)가 구비된다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 차체(110)는 대차(120)의 상부에 위치하며 차체(110)의 플로어에 적재되는 화물(B)의 이탈을 방지하면서 안전하게 적재할 수 있도록 차체(110)의 가장자리를 따라 벽체(111)가 형성된다. 이와 같은 차체(110)의 좌우 양측에는 상기 탄성부재(130)의 단부를 지지하는 지지편(112)이 구비된다.

한편, 상기 대차프레임(121)은 일정간격으로 평행하게 배치되는 2개의 종축지지대(side frame)와, 상기 종축지지대를 연결하는 적어도 하나 이상의 횡축지지대(cross beam)로 이루어진다.

이와 같은 대차프레임(121)은 금속재질로 이루어질 수 있지만, 필요에 따라 섬유강화 복합소재로 이루어짐도 가능하다.

상기 대차프레임(121)의 중앙에는 대차(120)와 차체 사이의 견인력을 전달하는 센터 피봇(center pivot)이 구비될 수 있다.

이때, 상기 대차프레임(121)의 양측면에는 상기 탄성부재(130)의 중앙부를 지지하는 지지돌부(123)가 일체로 구비된다.

한편, 상기 대차프레임(121)의 하부에는 복수의 윤축(122)이 구비된다. 이와 같은 윤축(122)은 좌우측 차륜(122a,122b)이 차축(122c)의 양단에 고정되는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 윤축(122)은 회전이 자유롭게 차축 양단부의 저널부를 지지함과 동시에 회전 가능하도록 차축 베어링(미도시됨)이 내장된 액슬박스(124)에 지지된 상태로 대차프레임(121)의 하부에 고정된다.

이와 같은 윤축(122)에는 일반적인 화물열차에 구비되는 차륜에 비해 상대적으로 직경이 작은 반경(소경)의 차륜(바퀴)을 사용한다. 작은 반경(소경)의 차륜(바퀴)을 사용함으로써 전체적인 차체(110)의 높이를 낮출 수 있다.

이때, 상기 윤축(122)은 액슬박스(124)에 지지된 상태로서 상기 액슬박스(124)를 상기 대차프레임(121)의 하부에 일체로 고정할 수 있지만, 상기 대차프레임(110)과 액슬박스(124) 사이에 차륜(122a,122b)으로부터 전달된 진동을 감쇄하는 현수장치인 코일 형태의 스프링을 설치함도 가능하다.

이와 같은 대차(120)는 차량의 요구 중량에 따라 2개의 윤축을 갖는 2축 대차를 사용하거나, 3개의 윤축을 갖는 3축 대차를 선택적으로 사용할 수 있다.

한편, 상기 대차프레임(121)의 양 측면에는 지지돌부(123)가 일체로 상향 돌출되게 구비되며, 지지돌부(123)에는 탄성부재(130)가 고정된다.

상기 탄성부재(130)는 여러개의 판스프링이 겹쳐진 상태의 겹판스프링(131)으로서, 상기 겹판스프링(131)의 중앙부는 상기 지지돌부(123)의 상단에 일체로 고정되고, 상기 겹판스프링(131)의 양단부는 상기 차체(110)에 일체로 구비되는 지지편(112)에 지지된다. 이와 같은 구성에 의하면 화물열차의 주행시에 선로의 레일에서 차륜에 전달되는 진동이 차체(110)로 직접 전달되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 탄성부재(130)를 대차프레임(121)과 차체(110)의 측면에 위치시켜 차체(110)와 대차프레임(121) 간에 작용하는 수직하중을 직접지지해 줌으로써 전체적으로 차체(110)의 높이를 더욱 낮출 수 있다.

이때, 상기 탄성부재(130)인 겹판스프링(131)의 단부를 상기 차체(110)의 지지편(112)에 지지할 수 있지만, 화물열차의 주행시 차체(110)와 대차프레임(121)간의 길이방향 변위를 흡수하기 위해 상기 겹판스프링(131)의 단부와 지지편(112)에는 링크(135)가 연결된다.

즉, 상기 링크(135)의 일단부는 상기 겹판스프링(131)의 단부에 힌지결합되고, 상기 링크(135)의 타단부는 상기 지지편(112)에 힌지결합된다.

이 같은 구조에 의하면 겹판스프링(131)의 단부는 링크(135)의 일단부를 상방향으로 당기는 기능을 수행하고 상기 링크(135)의 타단부는 차체(110)의 지지편(112)을 상측으로 들어올리는 기능을 수행함으로써 전체적으로 차체(110)와 대차프레임(121)간의 길이방향 변위를 흡수할 수 있다.

특히, 링크(135) 구조를 통해 곡선 통과 시 차체(110)와 대차프레임(121) 간 길이방향 변위를 흡수할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.

이에 의하면 겹판스프링(131)의 양 단부는 링크(135)를 사용하지 않고 직접 차체(110)의 지지편(112)에 일체로 고정된 구조로 사용하여 진동을 흡수할 수 있는 구조이다.

한편, 도시된 바와 같이 대차(120)는 2개의 윤축을 갖는 2축 대차를 사용하거나, 3개의 윤축을 갖는 3축 대차를 조합한 구조를 채용하는 경우, 통상 화물열차(100)의 전반부와 후반부에 대차가 각각 구비되므로 1량당 10축 차량이 된다.

따라서, 차량의 화물 적재 요구 중량에 따라 2축과 2축을 조합하여 8축 차량으로 구성하거나, 2축과 3축을 조합하여 10축 차량으로 구성하거나, 또는 3축과 3축을 조합하여 12축 차량으로 다양하게 구성할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참고로 본 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차의 운행 예를 설명한다.

본 발명에 따른 초저상 소경 다축 화물열차(100)는 대차의 하부에 구비되는 차륜을 반경이 일반적인 차륜에 비해 전체적으로 소경으로 적용되고, 화물열차(100)의 주행으로 인한 대차프레임(121)과 차체(110)의 측면에 탄성부재(130)로서 겹판스프링(131)이 적용된다.

따라서, 차체 바닥면(플로어)의 높이를 기존 화물열차에 비해 2배 이상 낮춘 초저상이므로 특히 부피가 큰 화물을 차체에 적재하거나 컨테이너를 이단으로 적재할 수 있다.

이때, 화물의 중량에 따라 화물열차 1량당 8축, 10축, 12축 등 유연하게 적용할 수 있다.

이와 같이 화물을 적재한 후 화물열차가 주행을 하게 되면 차륜이 회전하면서 선로의 레일(10)을 따라 이동하게 된다. 이때, 레일(10)의 이음부 등에 차륜 접촉 등으로 인한 진동은 겹판스프링(131)에 의해 흡수되어 차체에 직접적인 진동 전달이 차단되어 화물 운송을 안전하게 수행할 수 있다.

또한, 링크(135)에 의해 겹판스프링(131)과 차체(110)가 연결되어 곡선 주로 등의 주행시에는 차체(110)와 대차프레임(121) 간의 길이방향 변위를 흡수할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 화물열차 110: 차체
111: 벽체 112: 지지편
120: 대차 121: 대차프레임
122: 윤축 123: 지지돌부
124: 액슬박스 130: 탄성부재
131: 겹판스프링 135: 링크

Claims (7)

1. 화물을 실을 수 있는 차체와, 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지되,
   상기 대차는 차체의 하부에 위치하는 대차프레임과, 상기 대차프레임의 하부에 구비되며 소경의 차륜이 차축의 양단에 구비되는 복수의 윤축으로 이루어지며, 상기 대차프레임과 차체의 측면에는 탄성 지지하는 탄성부재가 구비되되,
   상기 차체의 측면에는 상기 탄성부재의 단부를 지지하는 지지편이 구비되고, 상기 대차프레임은 측면에 상기 탄성부재의 중앙부를 지지하는 지지돌부가 일체로 구비되며,
   상기 탄성부재는 겹판스프링이며, 상기 겹판스프링의 중앙부는 상기 대차프레임의 지지돌부 상단에 일체로 고정되고, 상기 겹판스프링의 양단부는 상기 차체의 지지편에 지지되고,
   상기 차체와 대차프레임 간의 길이방향 변위를 흡수하기 위해 상기 겹판스프링의 단부에는 링크의 일단부가 힌지결합되고, 상기 링크의 타단부는 상기 지지편에 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 초저상 소경 다축 화물열차.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 차체는 적재되는 화물의 이탈을 방지하면서 안전하게 적재할 수 있도록 차체의 가장자리를 따라 벽체가 형성되는 것을 특징으로 하는 초저상 소경 다축 화물열차.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 윤축은 회전이 자유롭게 차축 양단부를 지지하는 액슬박스에 지지된 상태로 상기 대차프레임의 하부에 고정되는 것을 특징으로 하는 초저상 소경 다축 화물열차.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 대차는 2축 대차와 3축 대차의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저상 소경 다축 화물열차.
   
   

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